在Capture專案檔建立多個電路圖和模擬設定的方法

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1 前言

本文以 TI 提供的 PSpice 模擬檔案為基礎,說明如何在單一專案檔(.opj)中建立多張電路圖與多個模擬設定(Simulation Profile)。內容涵蓋新增電路圖、新增模擬設定,以及執行模擬前的準備工作。此外,也將說明操作過程中可能遇到的問題與對應的解決方法。

本教學所使用的學習材料為 TI 的 sbombi0a,即Collection of test circuits in TINA-TI to accompany AN1516 (RevA)。該範例檔案包含 PSpice 與 TINA 的模擬設計,本文將以 PSpice 檔案為主進行說明。這些檔案涵蓋多項針對運算放大器模型的重要參數驗證,包括 CCM、CDIFF、Aol、CMRR、PSRR、CMVR 等。若需進一步了解技術背景,請參考 TI 的技術文件 snoa475f: AN-1516 SPICE Universal Test Circuits。

2 一個專案檔內包含多個電路圖資料夾及模擬設定的優點

在 PSpice 與 OrCAD Capture 中,單一專案檔(.opj)可同時包含多個電路圖資料夾與多個模擬設定檔(Simulation Profile)。此整合式架構在工程設計與模擬分析方面具有以下優勢:

靈活的模擬情境:允許你在同一個設計專案中,為不同的電路圖資料夾或一個電路圖資料夾建立多個模擬設定。這樣,你可以輕鬆地在不同模擬之間切換,例如,對一個電路進行瞬態響應分析(Transient Analysis)、交流掃描(AC Sweep)和直流掃描(DC Sweep),而無需反覆修改設定。

版本控制與比較:藉由多個模擬設定,你可以保存不同參數組合的模擬結果。當你對設計進行微調時,可以快速比較新舊設定的性能差異,這對於設計優化和除錯非常有幫助。

簡化專案管理:將所有相關的電路圖和模擬設定都集中在一個`.opj`檔案中,可以大幅簡化專案管理。你不需要管理多個專案設計檔案,這降低了檔案混亂和版本錯誤的風險。

組化設計,支援多電路共存:可建立多個電路圖資料夾,分別代表一個模擬項目,例如 CCM 模擬或 Aol 模擬。也可建立多個相同架構但元件參數不同的的電路圖資料夾,以比較模擬結果。

3Capture專案的檔案結構

開啟 sbombi0a 專案後,可在 OrCAD Capture 中看到 .dsn 底下包含了多個電路圖資料夾(如 CCM_CDIFF_OPA2375、Aol_OPA191 等)。每個電路圖資料夾可包含多頁設計內容。

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從檔案總管觀察資料夾結構,可見 an_1516-PSpiceFiles 資料夾中包含多個子資料夾,其名稱與 .dsn 檔案中的 Schematic Name 相同。主資料夾名稱 an_1516 與 .dsn 檔案名稱一致。

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在 Capture 中,展開 PSpice Resources > Simulation Profiles,可看到各電路圖所對應的模擬設定。模擬設定的命名方式為「Schematic Name-自定義名稱」,例如 CCM_CDIFF_OPA2375-NEW 表示該模擬設定繼承自電路圖 CCM_CDIFF_OPA2375,名稱為 NEW。以下章節將說明如何新增模擬設定。

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上圖的CCM_CDIFF_OPA2375-NEW為「New Simulation Profile」操作時,設定名稱為NEW,並指定繼承到電路圖CCM_CDIFF_OPA2375。以下的章節將說明如何新增Simulation Profile。

4 關鍵操作

4.1 新增電路圖資料夾(New Schematic)

若需在同一專案中新增獨立電路圖,可在左側檔案結構中右鍵點選設計檔(.dsn),選擇「New Schematic...」。

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為新資料夾命名後按下 OK。

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接著,在新建立的電路圖資料夾上右鍵點選「New Page」,即可在該資料夾下新增多個電路圖頁面,並繪製電路。

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各電路圖資料夾彼此獨立,表示同名元件(如電壓源 V1)可同時存在於 CCM_CDIFF_OPA2375 與 Aol_OPA191 中而不衝突。同理,同名的跨頁連接器(off-page connector)可存在於不同電路圖資料夾中,彼此不會互相連接。

4.2 將電路圖資料夾設定為根電路圖資料夾(Make Root)

設定為根電路圖資料夾的作用是將電路圖設定為整個設計的入口點。設定後,該電路才能進行模擬。

新增電路圖資料夾後,並不會自動將資料夾設定為根電路圖資料夾。透過以下方式設定為根電路圖資料夾。

在電路圖資料夾名稱右鍵點選「Make Root」

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4.3 新增模擬設定(Simulation Profile)

點選 PSpice > New Simulation Profile

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於 Name 欄位輸入設定名稱,並在 Inherit From 欄位選擇要繼承的電路圖資料夾(例如 CCM_CDIFF_OPA2375)。如果要建立一個新的模擬設定,則要選擇「none」,然後按「Create」。

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Inherit 的另外一個中文意思是「沿用」。PSpice 支援多個電路圖資料夾沿用同一個模擬設定。以 sbombi0a 為例,模擬設定「Tran_TLV9062-tran_tlv9062」的Run to Time 為 1000ns,如果新建的電路圖資料夾 SCHEMATIC1 沿用「Tran_TLV9062-tran_tlv9062」,則SCHEMATIC1的模擬時間 Run to Time 也會是 1000ns。

建議使用具辨識性的命名方式建立模擬設定的名稱,例如:

- trans:暫態分析

- AC:交流掃描

- DC:直流掃描

PSpice 支援為一個電路圖建立多個不同的模擬設定。為了能清楚地在模擬結果視窗辨別不同電路的模擬結果,建議將模擬設定的名稱欄位加上具辨識度的名稱,例如tran_tlv9062。如此,我們就能透過模擬結果視窗的標簽頁名稱進行辨別。如下圖所示。

4.4 對電路圖進行模擬

首先,找到電路圖所對應的模擬設定,右鍵點選「Make Active」。若「Make Active」為白色字型,表示尚未啟用。

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啟用後,該模擬設定圖示會變為綠色,「Make Active」選項也會變成灰色字型。

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最後,點選 PSpice > Run 執行模擬。

注意:此時如果遇到無法執行模擬時,則檢查電路圖資料夾綁定的「模擬設定」是否已設定為「Active」狀態。透過找到電路圖所對應的模擬設定,右鍵點選「Make Active」即可。沒有任何一個模擬設定被設定「Active」狀態是因為切換不同的電路圖資料夾為根資料夾時發生。

5 疑難排除

5.1 出現詢問 QUESTION(ORCAP-15051)

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原因:

- 當 B 電路圖資料夾處於開啟狀態,且目前啟用的模擬設定卻綁定至 A 電路圖資料夾時,執行模擬(PSpice > Run)將導致此詢問訊息出現。

註解:

- 當出現詢問視窗時,若按下「Yes」,則模擬將針對當前啟用的電路圖執行;若選擇「No」,則取消此次模擬。此視窗僅為提醒用途,不代表系統錯誤。

解決方法:

- 確認目前綁定的模擬設定已設為啟用狀態。

- 若尚未綁定模擬設定,請參考前述「新增模擬設定」章節進行操作。

5.2 出現錯誤 ERROR(ORCAP-15089)

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錯誤原因:

- 在某張電路圖中放置了探棒(Marker),但尚未將電路圖頁面所屬的資料夾設定為根電路圖資料夾(Make Root)。

- OrCAD Capture 的模擬系統只會針對「Root Schematic」進行模擬與探棒的處理。

解決方法:將電路圖資料夾設定為根資料夾,然後再重新放置探棒。

6 Capture 與 PSpice 多電路圖資料夾和模擬設定的操作邏輯

綜合以上所述,在多電路圖資料夾和多模擬設定的專案中,需要了解以下所列的操作邏輯將能更有效的使用 Capture 並進行 PSpice 模擬:

1. 管理電路圖資料夾

- 電路圖資料夾彼此獨立,如同名元件(如 V1)可存在於不同電路圖資料夾中,不會衝突。

2. 模擬設定與電路圖的關係:

- 可讓多個電路圖「沿用」同一模擬設定(繼承設定參數),也可以為同一個電路圖建立多個不同的模擬設定。

- 如果同資料夾內有多個頁面,模擬時是以整個電路圖資料夾為單位進行,不可單獨模擬某一頁面。

3. 模擬前的準備

- 新增模擬設定前,必須將目標電路圖資料夾設為「Root」,因為 PSpice 生成的模擬檔案(.cir)是跟著根電路圖資料夾。

- 必須將目標電路圖資料夾設為「Root」。

- 必須選定模擬設定,並設為啟用(Make Active)

4. 觀察模擬結果

- 探棒僅能放置在根資料夾底下的頁

7 結論

本文說明如何在 OrCAD Capture 的單一專案中建立多張獨立電路圖與模擬設定,有效管理多電路設計與模擬場景,提升模擬效率與可維護性,並解決模擬條件切換與資料組織的困難。最後,整理了相關的操作邏輯,以便能有效的使用 Capture。










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